lista_ciencia_dos_materiais-GABARITO

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PROBLEMAS DE MECÂNICA DA FRATURA ELASTICA LINEAR 
 
1. Uma placa grande contendo uma trinca central passante de 50 mm de
comprimento, fratura quando carregada com uma tensão de 500 MPa. Determine a
tensão de fratura se ela tivesse uma trinca de 100 mm de comprimento. [354 MPa]. 
2. Um cilindro do motor de foguete pode ser fabricado a partir de 2 aços: 
a) aço de baixo carbono com limite de escoamento 1,2 GPa e tenacidade à fratura
de 70 MPa√m. 
b) aço maraging com limite de escoamento de 1,8 GPa e tenacidade à fratura de 50
MPa√m. 
Um código relevante especifica uma tensão de projeto de σe/1,5. Calcule o tamanho
mínimo de um defeito tipo trinca que pode levar a fratura frágil em serviço para cada
um dos materiais e comente os resultados. [4,9; 1,1 mm]. 
3. Uma barra de secção transversal de 100 x 20 mm é
carregada por uma força de 250 kN como mostrado na
figura ao lado. Determine qual o comprimento critico de
uma trinca se a tenacidade à fratura para este material é
de 50 MPa√m. [ 14 mm ].
 
3) Um corpo de prova feito a partir de uma liga de aço 4340, que possui
uma tenacidade à fratura em deformação plana de 45 MPa√m, está 
exposto a uma tensão de 1000 MPa. Dizer se esse corpo de prova irá 
experimentar fratura, se se tem conhecimento de que a maior trinca de 
superfície possui 0,75 mm (0,03 pol.) de comprimento. Por quê? Admita
que o parâmetro Y possui um valor de 1,0.[ 927MPa] Explicar
 
4. Uma tira longa pode ser fabricada a partir de 2 diferentes materiais: 
a) Material resistente com limite de escoamento de 700 MPa e tenacidade à
fratura no estado plano de deformação de 100 MPa√m. 
b) Material frágil, limite de escoamento em 1400 MPa e e tenacidade à
fratura no estado plano de deformação de 50 MPa√m. 
Esta tira possui uma trinca central passante. Coloque em gráfico a tensão de
fratura versus comprimento de trinca para cada material devido a fratura
frágil e colapso plástico. Comente a correlação entre estes gráficos 
6.Um componente fabricado a partir de placas soldadas de 10 mm de espessura é
submetido à flexão como mostrado na figura. A fabricação grosseira leva a expectativa
da existência de 01 trinca de 2 mm de comprimento a partir da raiz da solda. Múltiplas
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falhas em serviço ocorrem quando as propriedades mecânicas do metal depositado
são como as apresentadas em (b) abaixo. A mudança para as condições
apresentadas em (a) e (c) evitaria o problema? 
Deposição (a) (b) (c) 
Escoamento( MPa ) 600 800 1000 
Tenacidade ( MPa√m ) 120 90 60 
7) Um dado componente de uma aeronave é
fabricado a partir de uma liga de alumínio que possui uma tenacidade à
fratura em deformação plana de 35 MPavm. Foi determinado que a 
fratura ocorre quando se tem um nível de tensão de 250 MPa 
comprimento máximo (ou crítico) de uma trinca interna é de 2,0 mm . 
Para esses mesmos componente e liga, dizer se a fratura irá ocorrer 
em um nível de tensão de 325 MPa se o comprimento máximo de uma 
trinca interna for de 1,0 mm Por quê?32MPa√m] EXPLICAR
 8) Um corpo de prova cilíndrico de tração possui as seguintes dimensões:
Comprimento inicial da parte útil = 70 mm e Diâmetro da parte útil = 14 mm. Se a
carga de escoamento e a carga máxima atingida no ensaio são respectivamente
54648 N e 80048 N, calcule as tensões limite de escoamento e de resistência do
material.
9) Uma peça de avião fabricada a partir de uma liga de alumínio que possui
KIC = 40 MPa.m1/2 e que a fratura desta ocorre em nível de tensão de 365 MPa
quando o comprimento máximo de uma trinca interna é de 2,5 mm. Para essa
mesma peça, calcule o nível de tensão no qual a fratura irá ocorrer para um
comprimento crítico de trinca interna de 4.0 mm. [288MPa]
Carga
(N) 
Compriment
o (mm) 
0 75,000 
4.740 75,025 
9.140 75,050 
12.92
0 
75,075 
16.54
0 
75,113 
18.30
0 
75,150 
20.17
0 
75,225 
22.90
0 
75,375 
25.07
0 
75,525 
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26.80
0 
75,750 
28.64
0 
76,500 
30.24
0 
78,000 
31.10
0 
79,500 
31.28
0 
81,000 
30.82
0 
82,500 
29.18
0 
84,000 
27.19
0 
85,500 
24.14
0 
87,000 
18.97
0 
88,725 
Fratur
a 
 
10) Um corpo de prova em ferro fundido dúctil, que possui uma seção reta retangular
com dimensões de 4,8 mm x 15,9 mm, é deformado em tração. Usando os dados de
carga-alongamento tabulados abaixo, responda às questões de a) até f).
(a) Plote os dados na forma de tensão x deformação; (b) Calcule o módulo de
elasticidade; (c) Determine a Tensão Limite de Escoamento para uma pré-
deformação de 0,002; (d) Determine a Tensão Limite de Resistência à tração desta
liga; (e) Calcule o módulo de resiliência; (f) Qual a ductilidade, em alongamento
percentual?
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11) Os dados que foram coletados de um ensaio de impacto Charpy de ferro fundido
dúctil encontram-se tabulados a seguir: 
 
Temperatura 
(oC) 
Energia de Impacto
(J) 
-25 124 
-50 123 
-75 115 
-85 100 
-100 73 
-110 52 
-125 26 
-150 9 
-175 6 
1) Plote os dados na forma de energia de impacto em função da temperatura. 
 
2) Determine uma temperatura de transição dúctilfrágil como sendo a temperatura que
corresponde à média entre as energias de impacto máxima e mínima. 
 
3) Determine uma temperatura de transição dúctilfrágil como sendo aquela em que a
energia de impacto é de 80 J. 
 
 Utilizando a película tipo “insulfilm” nos vidros, com a finalidade de reduzir o calor 
gerado pela insolação, podemos afirmar que sua função é:
 a) isolar termicamente o vidro, sendo sua principal função o bloqueio total da 
convecção solar.This study source was downloaded by 100000829064479 from CourseHero.com on 07-08-2021 19:26:22 GMT -05:00
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 b) criar um anteparo refletivo, de forma que propicie que uma parte dos raios solares 
sejam refletidos para a atmosfera novamente.
 c) não permitir que a luz solar penetre para dentro do recinto, desta forma bloqueando
a transferência de calor por convecção e condução.
 d) isolar termicamente o vidro, sendo sua principal função o bloqueio da transferência 
de calor do tipo condução térmica que, desta forma, evita que os raios solares sejam 
conduzidos pelo vidro.
 e) isolar termicamente o vidro, sendo sua principal função o bloqueio parcial da 
transfer
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